抗美援朝结束后，新中国百废待兴，在苏联的援助下中国很多工业项目正在建设，由于美国的核威胁，毛主席党中央决定集全国之力发展自己的核力量（也就是后来的两弹一星工程）。
国内选调了大批技术人员和专家到了北京A所，还有响应祖国母亲号召放弃国外优越生活科研条件和待遇，毅然决然从美国回来的物理学家老林、钟培林和女儿钟心，从苏联回来的年轻科学家王怀民和黄凯华。钟培林为了献身核武器事业改名钟爱国，王怀民怀孕的妻子何吟微在刚下火车时被特务伤害，产下了孩子不幸去世，临终前托付抢救自己的护士杨佳蓉照顾王怀民的孩子王振理。为了这个承诺，杨佳蓉把自己奉献给了核事业，历经磨难与王怀民终于走到了一起，小振理也长大成人。黄凯华与前妻离婚，一边搞科研一边还要照顾儿子黄建国，冥冥之中，国民党女特务江水宁奉命接近黄凯华伺机窃取情报，最终在西部基地科研大家庭真诚关怀温暖了江水宁的内心，她放弃了任务但险些被特务老康所杀，获救后被关押，最后为了不连累黄凯华，江水宁自杀了。核爆专家彭雄飞的娃娃亲杨彩兰历经艰辛走遍大半个中国寻亲，终于与彭团聚，但彭心仪留美回来的女科学家钟心，始终排斥杨彩兰，组织上留下杨彩兰在西部基地食堂工作，杨彩兰与彭雄飞终成眷属。四大才子之一的丁向军，不愿过着隐姓埋名科研报国的生活，一心向往求取功名，在走了弯路后与昔日的伙伴们重归于好，最终为核电民用事业做出自己的贡献。保卫处长陶志钢是抗美援朝的战斗英雄营长转业被老领导按排进A所后转到西部基地担任保卫处长，他克尽职守，为保卫核武器的研发工作与战友一起想尽办法，他与女科学家钟心产生了爱情，最终赢得了院长钟爱国的首肯与钟心喜结连理。王怀民出差时发现了人才陆大海把他调到西部基地，方明将军的女儿方小云与陆大海一见钟情，走到了一起。
最难忘的是，在苏联撤走全部专家销毁图纸，几乎一筹莫展的情况下，钟爱国带领着王怀民、黄凯华、彭雄飞等科学家队伍，在中央和全国人民的支持下，尤其是基地保卫部门解放军战士的支持下，终于在1964年10月16
日成功爆炸了我国第一颗原子弹，又在三年后成功爆炸了我国第一颗氢弹，596和639计划成功实现。
最难忘的是，院长钟爱国在回北京途中飞机失事不幸遇难，他与警卫的遗体紧紧拥抱在一起，保护了珍贵的核武器机密资料。保卫处副处长成格勒为了打猎给科学家提供营养，与两名战士陷入沼泽地全部遇难。王怀民的父亲王海山团长为了清查可疑人员保护核武器试验献出了生命。感人的故事数不胜数，今天祖国的强大的背后，是无数为了国防事业隐姓埋名，默默奉献的科学家和解放军以及保障人员的伟大付出！人民不会忘记，祖国不会忘记，历史将永远铭刻着你们的名字。两弹一星功勋们！！
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